新人教版物理必修第一冊講義3.5.共點(diǎn)力的平衡

1、5共點(diǎn)力的平衡知識綱要導(dǎo)引了衡狀態(tài):兩核心素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念平衡狀態(tài)、平衡條件科學(xué)探究探究共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件科學(xué)思維合成法、正交分解法科學(xué)態(tài)度與責(zé)任利用平衡條件解決實(shí)際生活中的實(shí)際問題基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)共點(diǎn)力平衡的條件(自學(xué)教材第76頁“共點(diǎn)力平衡的條件部分)1.平衡狀態(tài)物體受到幾個力作用時，如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài).2. 共點(diǎn)力平衡的條件在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是合力為0.【思考】(1) 處于平衡狀態(tài)的物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài).()(2) 運(yùn)動的物體合力不會為0.()(3) 物體受兩個力作用處于平衡狀態(tài)，這兩個力的合力一定為0.()(4) 速度為0的物體一定處

2、于平衡狀態(tài).()(5) 在多個共點(diǎn)力作用下的物體一定不會處于平衡狀態(tài).()答案：(1)XXVX(5)X課堂探究主題共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用【問題探究】探究點(diǎn)仔細(xì)觀圖探究下列問題.(1) 這只鳥保持靜止不動，這種狀態(tài)是什么狀態(tài)?(2) 若鳥靜止不動，受幾個力作用？(3) 鳥為什么能處于平衡？提示：(1)這只鳥處于靜止?fàn)顟B(tài)屬于平衡狀態(tài).(2) 重力、支持力、摩擦力.(3) 所受到的合外力為零.書、小球均處于平衡狀態(tài).(1) 靜止的物體一定處于平衡狀態(tài)，但處于平衡狀態(tài)的物體不一定靜止.(2) 如圖，小球靜止不動，物塊勻速運(yùn)動.物塊Fx=FiFf=0,Fy=F2+Fnmg=0.【探究總結(jié)】1.平衡狀態(tài)平衡

3、狀態(tài)靜止；勻速直線運(yùn)動靜止v=0、a=0同時具備的情形勻速直線運(yùn)動速度的大小、方向皆不變化2共點(diǎn)力的平衡條件(1) F合=0,物體所受到的合外力為零.尸*合=0一、(2) c，其中Fx合和Fy合分別是將力進(jìn)行正交分解后，F(xiàn)y合=0物體在x軸和y軸上所受的合力.3. 由平衡條件得出的三個結(jié)論不而卜二力請大、ef向.是一對平妨-器打十力和I的書力溷三"零尢.板叫:力作用卜任二十力引迪所石力的令力誓大乙向【典例示范】例1在科學(xué)研究中，可以用風(fēng)力儀直接測量風(fēng)力的大小，其原理如圖所示.儀器中一根輕質(zhì)金屬絲，懸掛著一個金屬球.無風(fēng)時，金屬絲豎直下垂；當(dāng)受到沿水平方向吹來的風(fēng)時，金屬絲偏離豎直方向

4、一個角度.風(fēng)力越大，偏角越大.通過傳感器，就可以根據(jù)偏角的大小指示出風(fēng)力.那么，風(fēng)力大小F跟金屬球的質(zhì)量m、偏角。之間有什么樣的關(guān)系呢？解析：取金屬球?yàn)檠芯繉ο?，有風(fēng)時，它受到3個力的作用：重力mg、水平方向的風(fēng)力F和金屬絲的拉力Ft，如右圖所示.方法一（力的合成法）如圖甲所示，風(fēng)力F和拉力Ft的合力與重力等大反向，由平行四邊形定則可得F=mgtan6.方法二（正交分解法）以金屬球?yàn)樽鴺?biāo)原點(diǎn)，取水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)閥軸，建立坐標(biāo)系，如圖乙所示.由水平方向的合力F合x和豎直方向的合力F合y分別等于零，即MgF合x=FtSin6F=0,F合y=FtCOS6mg=0.解得F=mgtan6由所得

5、結(jié)果可見，當(dāng)金屬球的質(zhì)量m定時，風(fēng)力F只與偏角6有關(guān).因此，偏角6的大小就可以指示出風(fēng)力的大小.靜態(tài)平衡問題的解題步驟楸振F戶旣尸“：F*占=°列出平街方程.解平巒方軋丙拮杲進(jìn)巧討論rn例2如圖所示，石拱橋的正中央有一質(zhì)量為m的對稱楔形石塊，側(cè)面與豎直方向的夾角為a,重力加速度為g.若接觸面間的摩擦力忽略不計(jì)，則石塊側(cè)面所受彈力的大小為（）A_mg_A.2sina1CmgtanB盹2C0Saa1aDmgcot解析：以楔形石塊為研究對象，它受到豎直向下的重力和垂直側(cè)面斜向上的兩個支持力，如圖所示.根據(jù)力的對稱性和平衡條件可知，兩支持力的大小相等，且合力與重力等大、反向.根據(jù)幾何關(guān)系可得

6、：F合=mg=2Fsina,即F=20.答案：A訓(xùn)練12019深圳聯(lián)考（多選）一個大人拉著載有兩個小孩的小車（其拉桿可自由轉(zhuǎn)動）沿水平地面勻速前進(jìn)（如圖所示），則對小孩和車下列說法正確的是（）A.拉力的水平分力等于小孩和車所受的合力B. 拉力與摩擦力的合力大小等于車和小孩重力大小C. 拉力與摩擦力的合力方向豎直向上D. 小孩和車所受的合力為零30a*解析：小孩和車整體受重力、支持力、拉力和摩擦力，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件，拉力的水平分力等于小孩和車所受的摩擦力，故選項(xiàng)A錯誤；小孩和車整體受重力、支持力、拉力和摩擦力，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件，拉力、摩擦力的合力與重力、支持力的合力平衡，重力、支持力的合力豎

7、直向下，故拉力與摩擦力的合力方向豎直向上，故選項(xiàng)B錯誤、C正確；小孩和車做勻速直線運(yùn)動，故所受的合力為零，故選項(xiàng)D正確.答案：CD根據(jù)對稱性可知，石塊兩側(cè)面受到的彈力大小相等.訓(xùn)練2（多選）如圖所示，光滑半球形容器固定在水平面上，0為球心.一質(zhì)量為m的小滑塊，在水平力F的作用下靜止于P點(diǎn)，設(shè)滑塊所受支持力為Fn,OP與水平方向的夾角為Q下列關(guān)系正確的是（）F=.mB.F=mgtan6tan6C.mgFn=Sin6D.Fn=mgtan6解析：方法一（合成法）滑塊受力如圖甲，由平衡條件知:mgF=tan6,：g=sin6FFn方法二（正交分解法）將滑塊受的力水平、豎直分解，f_Fncos6,聯(lián)立解

8、得：f_tan;答案：AC訓(xùn)練3如圖乙所示，mgFn.NSin6mg=Fnsin6,如圖所示，在傾角為6的光滑斜面上，重為G的物體受到水平推力F的作用，物體靜止不動，則物體對斜面的壓力大小為（）A.Gsin6B.Geos6C.Geos6+Fsin6D.Geos6+Feos6解析：分析物體的受力情況，如圖.根據(jù)平衡條件得，由圖甲：物體對斜面的壓力大小Fn=Fn=c0SgA=c0G片由圖乙:cosucosu物體對斜面的壓力大小答案：C課堂達(dá)標(biāo)1物體在共點(diǎn)力作用下，下列說法中正確的是（）A.物體的速度在某一時刻等于零，物體就一定處于平衡狀態(tài)B. 物體相對另一物體保持靜止時，物體一定處于平衡狀態(tài)C.

9、物體處于平衡狀態(tài)，所受合力一定為零D.物體處于平衡狀態(tài)時，物體一定做勻速直線運(yùn)動解析：處于平衡狀態(tài)的物體，從運(yùn)動形式上來看是處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，從受力上來看，物體所受合力為零.某一時刻速度為零的物體，受力不一定為零，故不一定處于平衡狀態(tài)，選項(xiàng)A、D錯誤；物體相對于另一物體靜止時，該物體不一定靜止，如當(dāng)另一物體做變速運(yùn)動時，該物體也做變速運(yùn)動，此物體處于非平衡狀態(tài)，故選項(xiàng)B錯誤；由共點(diǎn)力的平衡條件可知選項(xiàng)C正確.答案：C2.侈選）如圖所示，重為G的小孩沿斜面勻速滑下，小孩受力如圖所示，這些力之間的大小關(guān)系是（）A.Fn=Gcos6B. Ff=Gsin6C. Ff+Fn=GD. G2=FN

10、+Ff解析：小孩勻速下滑，受力平衡，把重力G分解，沿斜面方向和垂直于斜面方向列式即可求解.答案：ABD3.（多選）如圖所示，用輕繩AO和OB將重為G的重物懸掛在水平天花板和豎直墻壁之間處于靜止?fàn)顟B(tài)，AO繩水平，OB繩與豎直方向的夾角為6則AO繩的拉力FA、OB繩的拉力Fb的大小與G之間的關(guān)系為（）GA.Fa=Gtan6B.Fa=石6GCFb=cos6D-Fb=GcOs6解析：結(jié)點(diǎn)0受到三個力作用Fa、Fb、Fc，如圖所示.由水平方向和豎直方向，列方程得：FbCOS6=Fc=GFbsS6=Fa可解得：Fa=Gtan6,_GFb=cos6答案：AC4.2019陽江市陽東縣高一期中（多選）如圖所示，

11、作用于O點(diǎn)的三個力Fi、F2、F3合力為零.Fi沿一y方向，大小已知.F2與x軸正方向夾角為0（9<90°），大小未知，下列說法正確的是（）A.F3可能指向第二象限B. F3一定指向第三象限C. F3與F2的夾角越小，貝UF3與F2的合力越小D. F3的最小值為Ficos0解析：因Fi、F2、F3的合力為零，故F3應(yīng)與F2、Fi的合力等大反向，故F3可能在第二象限，也可能在第三象限，選項(xiàng)A正確，B錯誤；F3、F2的合力與Fi等大反向，而Fi大小、方向均已知，故F3與F2的合力與其夾角大小無關(guān)，選項(xiàng)C錯；當(dāng)F3與F2垂直時，F(xiàn)3最小，其最小值為Ficos0,選項(xiàng)D正確.答案：AD5.在我國東北寒冷的冬季，狗拉雪橇是人們出行的常見交通工具，如圖所示，一質(zhì)量為30kg的小孩坐在i0.6kg的鋼制滑板的雪橇上，狗用與水平方向成37°角斜向上的拉力拉